基于OBE的程序设计类课程教学方法研究

姜志廷　闫利华

摘 要：本文基于OBE教育理念和CDIO工程教育模式，研究程序设计类课程教学方式方法及教学形式改革，通过设计多元化考核方式合理测评学习效果，以教学产出为导向，培养创新型、应用型、复合型的新工科人才。

关键词：程序设计；教学方式方法；课程思政；考核方式

中图分类号：G642.4  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2023）03-0098-04

1 引言

在互联网和工业智能为核心的新工科背景下，传统的教学方式很难适应新工科的需求，因此各大高校都在逐步推进新工科专业，即大数据、云计算、人工智能、区块链、虚拟现实、智能科学与技术等相关工科领域课程的教学改革。程序设计类课程是多数新工科专业的核心课程，学习效果对后续课程的学习影响较大，也会对学生的就业产生直接影响，为了促进学生能力培养及满足学生毕业需求，以教学产出为导向的OBE教育理念被引入到教学改革当中，为程序设计类课程改革提供了更多的改革思路。

2 课程改革整体思路

传统教学方式关心学生学到了什么，而新工科背景下基于OBE教育理念的教学方式关注的是学生能做什么，因此课程改革的整体思路基于教学过程输出进行设计，提出问题，明确教学输出，从而推动教学内容、教学方式、考核方式的改革。

3 教学大纲设计

3.1 程序设计类课程教学大纲中存在的问题

以Java程序设计课程为例，该课程是计算机相关专业的一门核心基础课程，一些院校把Java程序设计定为计算机专业的入门级语言课程，熟练掌握这门课程对学生后续知识的理解和掌握具有重要意义。一直以来，Java程序设计课程的教学侧重于理论知识的掌握，同时由于课程特点，教学过程中实践也受到同样的重视，多年来，为了提高学生的编程能力，教学改革方法层出不穷，比较一致的做法是采用案例驱动、项目驱动等教学方法，力图提高学生分析问题解决问题的能力，这些方法在早期对学生实践能力的提升起到了积极作用，但由于培养目标不够明确，学生的实践能力往往与工作以后的要求有很大差距，究其原因在于培养目标及定位针对的是相关专业而不是相关课程，每门课程的教学产出是什么需要进一步明确，以达到培养目标与用人单位需求一致的目的。

3.2 教学大纲修订

教学改革的第一步是修订教学大纲，以教学产出为导向，确定教学目标，教学目标在教学大纲中被细分为知识目标、能力目标和情感目标。知识目标以熟练掌握程序设计类课程语言理论知识为主，包括数据类型、基本程序设计、数组、函数等。能力目标要求达到具备计算思维及独立分析问题解决问题的能力。情感目标体现课程思政，培养学生科学严谨的态度及良好的团队协作能力。

3.3 基于CDIO的教学大纲框架

教学大纲改革过程中，融入CDIO工程教育理念，对融合了知识、能力、态度的学习效果进行准确描述，清晰地指明某门课程整体及每一节课对学生所需学习的内容和所需掌握的能力要求。依据CDIO大纲中关于个人能力、职业素养等方面的培养要求，以Java编程基础课程为例，教学大纲框架设计如表1所示。

4 教学模式

传统的教学模式以教师讲授为主，辅助实践操作练习，达到熟悉程序设计原理和独立编写程序的目的，这种模式下把更多的注意力集中在了学生学到了什么上面，学习内容往往较陈旧，学习能力也没有更多的提升，并且学习目的性不强。基于OBE教育理念的学习更注重学生的学习产出，对程序设计类课程的学习指导意义更强。基于此，Java程序设计课程的教学模式改革分为两个部分，首先线上线下混合教学模式改革，其次是基于成果导向教育OBE的教学设计。

4.1 线上线下混合式教学模式

线下课堂教学由以教师为主体改为以学生为主体，采用翻转课堂形式，设定教学任务，通过任务发布让学生提前了解相关内容，课堂上学生分组进行任务展示，通过分析讨论等形式学习相关知识点。合理的案例是翻转课堂的关键，实施过程决定了最终的效果，以数组的学习为例，首先是布置任务，（1）提出任务需求：了解对象数组创建及赋值时在内存中的变化情况，提交学习文档，文档内容要求叙述清晰，可辅助必要的程序、图示等进行说明，展示环节可制作PPT，通过PPT辅助说明。（2）设计合理的评价方式，同时公开评价方式，评价主体包含教师和学生，教师评价标准为在实验中探寻知识的能力，即通过什么方式学习知识；知识的整合能力；团队协作能力；语言表达能力。学生评价分为组间评价、组内评价及自评，评价标准为团队协作能力、个人技能。评价内容设计详细，以评价指标促进学生任务的完成。其次是翻转课堂，即在课堂中分组进行学习展示，同时鼓励全体同学积极参与，通过评分，提问等方式进行参与交流，课堂效果良好。

线上准备充足的资源，包括课件、教学视频、题库等，依赖学习平台设置学习的任务点，可以实时监测学生的学习情况。同时，线上资源还可以为学生课前预习和课后复习提供便利，为知识的巩固学习提供保障。

4.2 基于成果导向教育OBE的教学设计

以编程实现输出指定年月的天数为例进行OBE教学设计，首先确定教学输出：可以利用选择结构解决实际问题，为万年历程序的设计与实现做基础准备。教学设计过程如下：（1）引入OBE问题，即输出指定年月的天数时需要考虑哪些问题，存在的分支因素都有哪些。（2）涉及到的知識点讲解，选择结构的基本语法，多分支结构的特点，辅助案例进行讲解。（3）分组讨论，要求学生根据题目要求进行讨论，寻找解决问题的方法。（4）算法分析，多分支结构的选择，分支由哪个输入变量决定，二月的天数如何考虑。（5）算法实现，通过算法分析设计程序流程，编写程序完成测试。（6）分享交流，每组进行程序的交流展示。（7）总结分析，由各组对不同的算法进行分析，教师进行最后的总结。基于成果导向教育的课程设计，目标更加明确，教学输出效果明显。

5 考评体系改革

课程改革的另一个重点是考核方式的改革，对于程序设计类课程，不仅要考核学生对专业知识的掌握，还要考核学生的实践能力，同时将课程思政融入进课堂，使思政考核成为综合考核的指标之一，基于以上要求，需要设计合理的考评方式，从而使课程考核更具公平公正性。

5.1 理论知识考核

理论知识的考核不再局限于某次考试，而是以多种考核方式进行体现，首先是在课堂上，通过问答的方式对学生理论知识的掌握情况进行测试，记录学生回答问题的情况，并将此项记入到泛雅平台平时成绩中，期末统一自平台导出。其次是进行线上阶段性测试，本门课程进行三次阶段性测试，其中两次测试为理论知识测试，所占总分比例分别为20%和30%。

5.2 思政考核

全面发展素质教育，逐渐树立起学生的价值塑造、能力培养、知识传授三位一体的教学目标。深入挖掘蕴含在课程中的思政教育资源，结合课程本身的知识点，将专业教学目标和课程德育目标相结合，在知识传授中融入价值引领，通过适当的教学设计与教学方法，将思政教育融入教学过程中，做好全方位的课程思政工作。思政考核量化指标融入到实践能力考核当中，主要考查学生查閱文献的能力，是否具备严谨的科学态度，以及团队协作能力和语言表达能力。考核学生的科学严谨的学习态度，良好的合作沟通能力。

5.3 实践能力考核

实验项目内容建设贯穿课程中常用的知识点，与教材中的项目相辅相成，通过重复操作复习巩固学生对知识点的应用，充分利用U+智慧云平台，将实验报告云端上传存储，提交情况可实现自动统计，实验报告通过智能算法一一比对查重，给出重合度较高且有抄袭风险的学生名单。采用项目驱动方式，巩固强化学生的动手能力，方便教师随时查看下载，有效防止学生抄袭。同时可以将测评结果反馈给学生，让学生了解程序设计中代码应该如何优化。项目完成情况考核采用CDIO标准考评，表3为基于CDIO的分组项目设计过程的考评体系设计。

6 结语

科技进步和社会的发展是推动教学改革的主要因素，而教学改革是教育理念重塑的过程，在这一过程中需要明确教学目标，改革教学内容、方式方法，进行合理的教学设计，建设有效的考评体系，从而达到提高教学质量的目的。

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参考文献：

〔1〕田新志，王振铎，张慧娥，陈晓范，申海杰，边倩.基于“OBE+思政”理念的Java程序设计课程改革与实践[J].电脑知识与技术，2021，10（01）：39-46.

〔2〕蒋桂莲，彭浩.“Java程序设计”线下线上混合教学模式初探[J].信息系统工程，2021，5（11）：10-15.

〔3〕陆鑫.OBE工程教育模式下课程教学设计研究[J].计算机教育，2017，36（10）：91-93.

〔4〕史晓楠.基于OBE的Java程序设计教学改革研究[J].软件导刊，2017，6（08）：50-56.

〔5〕徐晓君，刘凯.基于CDIO-OBE理念的Java程序设计课程教学改革[J].电脑知识与技术，2017， 9（32）：119-122.

〔6〕张胤，韩艳.基于CDIO工程教育模式下的程序设计类课程改革[J].课程教育研究，2019，10（27）：455-459.

收稿日期：2023-01-08